Блог

Jul 10, 2023

Все о USB

Одна удивительная особенность USB-C — это его высокоскоростные возможности. Распиновка дает

Одна удивительная особенность USB-C — это его высокоскоростные возможности. Распиновка дает вам четыре высокоскоростных дифференциальных пары и еще несколько низкоскоростных пар, которые позволяют перекачивать огромные объемы данных через разъем размером меньше центовой монеты. Не все устройства используют эту возможность, да и не обязаны — USB-C разработан так, чтобы быть доступным для любого портативного устройства на свете. Однако, когда у вас есть устройство с высокой скоростью, доступное через USB-C, просто великолепно, насколько много USB-C может вам дать и насколько хорошо он может работать.

Возможность получить высокоскоростной интерфейс через USB-C называется альтернативным режимом, сокращенно «альтернативный режим». В настоящее время вы можете встретить три альтернативных режима — это USB3, DisplayPort и Thunderbolt, некоторые из них ушли в безвестность, например HDMI и VirtualLink, а некоторые уже на подходе, например USB4. Для большинства альтернативных режимов требуется цифровая связь USB-C с использованием определенного типа сообщений по каналу PD. Однако не все из них так делают — USB3 самый простой. Давайте разберемся, что делает альтернативный режим активным.

Если вы видели распиновку, вы видели высокоскоростные контакты. Сегодня я хотел бы показать вам, какие интерфейсы можно получить из этих контактов в наши дни. Это не полный и обширный список — например, я не буду говорить о таких вещах, как USB4, отчасти потому, что я недостаточно хорошо в этом разбираюсь и у меня нет опыта работы с ним; это, и наверняка в будущем мы получим больше высокоскоростных устройств с USB-C. Кроме того, USB-C достаточно гибок, чтобы хакер мог использовать Ethernet или SATA через него в соответствии с USB-C — и если это то, что вы ищете, возможно, этот обзор поможет вам в этом разобраться.

USB3 очень и очень прост — у вас есть одна пара TX и одна пара RX, и хотя скорость передачи намного выше, чем у USB2, хакер с ней вполне справится. Если вы используете многослойную печатную плату с контролем импеданса для сигналов USB3 и уважительно относитесь к разным парам, ваше соединение USB3 в целом будет работать.

При использовании USB3 через USB-C особых изменений нет — у вас будет мультиплексор для управления вращением, вот и все. Мультиплексоров USB3 много, поэтому у вас вряд ли когда-нибудь возникнут проблемы, если вы когда-нибудь добавите USB-C с поддержкой USB3 на свою плату. Существует также двухканальный USB3, в котором два канала USB3 используются параллельно для увеличения пропускной способности, но хакеры, как правило, не сталкиваются с ним и не нуждаются в нем, и эту территорию, как правило, лучше охватывает Thunderbolt. Хотите преобразовать устройство USB3 в USB-C? Все, что вам действительно нужно, это мультиплексор. Если вы подумывали о том, чтобы разместить на своей плате разъем MicroUSB 3.0 для своего высокоскоростного устройства, я вежливо, но твердо прошу вас пересмотреть свое решение и вместо этого поставить туда разъем USB-C и VL160.

Если вы разрабатываете USB3-устройство со штекером, вам даже не понадобится мультиплексор для управления вращением — фактически вам не нужно никакого обнаружения вращения. Одного неконтролируемого резистора сопротивлением 5,1 кОм будет достаточно для создания флэш-накопителя USB3, который подключается непосредственно к порту USB-C, или для изготовления адаптера USB-C «папа» — «мама» USB-A 3.0. Что касается разъема, вы можете избежать использования мультиплексора, если у вас есть запасное соединение USB3, которым можно пожертвовать, хотя это, конечно, не лучшая сделка. Я недостаточно осведомлен о двухканальном USB3, чтобы сказать, поддерживает ли такое соединение двухканальное USB3, но я считаю, что «нет» более вероятен, чем «да»!

DisplayPort (DP) — замечательный интерфейс для подключения дисплеев с высоким разрешением: он обгоняет HDMI на настольных компьютерах, доминирует на рынке встроенных дисплеев в форме eDP и обеспечивает высокое разрешение по одному кабелю, часто лучше, чем HDMI. Его можно преобразовать в DVI или HDMI с помощью дешевого адаптера, использующего стандарт DP++, и он не так обременен лицензионными отчислениями, как HDMI. Имеет смысл, что консорциум VESA работал с группой USB над реализацией поддержки DisplayPort, особенно с учетом того, что передатчики DisplayPort в SoC становятся все более популярными.

Если вы используете док-станцию ​​с выходом HDMI или VGA, она использует альтернативный режим DisplayPort. Все чаще мониторы поставляются с входами DisplayPort через USB-C, а благодаря функции MST вы можете объединить мониторы в цепь, что дает вам конфигурацию с несколькими мониторами с помощью одного кабеля — если только вы не используете Macbook, поскольку Apple отказывается для поддержки MST в MacOS.